Milchsäure aus Brandenburger Roggen

ATB startet Pilotanlage zur Milchsäureproduktion

Als gegen 10:45 Uhr der symbolische rote Knopf gedrückt wurde, zischte es tatsächlich aus einem Edelstahlbehälter und Rauschen erfüllte die kleine Fabrik. Die Förderschnecke führte gemahlenes Roggenschrot in den ersten Fermenter – und damit nahm die erste Bioraffinerie in Ostdeutschland auf dem Gelände des Leibniz-Institut für Agrartechnik in Potsdam-Bornim (ATB) die erste Hürde auf dem Weg zum Cluster „weiße Biotechnologie“ in Brandenburg.

E 270: 2-Hydroxypropansäure
Milchsäure ist den meisten Verbrauchern als Zusatzstoff auf dem Lebensmitteletikett vertraut. Als so genannte Genusssäure bewirkt sie neben mit Citrus-, Essig- oder auch Weinsäure einen sauren Geschmack und trägt zur Haltbarkeit der Lebensmittel bei, denn sie mindert das Wachstum von schädlich Mikroorganismen. Die mit der Nummer E 270 bezeichnete Milchsäure wird häufig in Erfrischungsgetränken, Süßwaren, Soßen und Suppen verwendet.
Milchsäure mit der Strukturformel CH3-CH(OH)-COOH ist im wasserfreien Zustand fest, technisch gesehen aber eine viskose Flüssigkeit die von Milchsäurebakterien hergestellt wird. Sie kommt bei der erfolgreichen Gärung von Rübenblättern und Grünfutter vor, im Magensaft sowie in sauren Gurken.
Meist wird Milchsäure aus Getreidestärke hergestellt, die enzymatisch zu Maltose und Glucose aufgeschlossen wird und von den Milchsäurebildnern dann zur Säure verarbeitet wird.

Roggenland Brandenburg
Mit Brandenburg, Mecklenburg-Vorpommern, Niedersachsen und Polen gibt es in Europa nur wenige Regionen, die sich für den Roggenanbau besonders gut eignen und in der EU25 nach Angaben des Roggenforums e.V. 85 Prozent der Rogenproduktion liefern. Auf leichten und trockenen Böden mit Ackerzahlen zwischen 23 und 27 wächst Roggen konkurrenzlos zu anderen Getreidearten. Seit Wegfall der Intervention 2004 drohte dem Roggenanbau das Aus. Aber dieses widerstandsfähige Getreide erlebt eine Renaissance. „Roggen macht einen kernigen Speck“, sagen die Schweinemäster und füllen das Korn wieder vermehrt in die Futtertröge. Alleine das, sichert nicht den Roggenstandort. So kann die neue Bioraffinerie des ATB dem Roggen eine weitere und möglicherweise wirtschaftliche Zukunft auf seinem bevorzugten Standort geben.

Milchsäure aus Roggen
Das Enzym a-Amylase erzeugt bei 80 bis 90 Grad Celsius aus 100 Tonnen Roggen 65 Kilogramm Glucose. Ausgewählte Stämme von Milchsäurebakterien setzen in einem neuen kontinuierlichen Verfahren, dass sich durch besonders günstige Effizienz und fünffache Ausbeute kennzeichnet, die Glucose fast vollständig um. So werden aus einer Tonne Roggen rund 450 kg 20-prozentige Milchsäure. Die Pilotanlage gewinnt jedoch eine „Basischemikalie“, die nicht nur als Geschmacksstoff, Säuerungs- und Konservierungsmittel genutzt werden kann, sondern auch als umweltfreundliches Lösungsmittel oder biologisch abbaubarer Kunststoff Verwendung findet.
Für Europa wird nach Angaben der Fachagentur für nachwachsende Rohstoffe (FNR) ein Marktvolumen für reine Milchsäure von 100.000 Tonnen jährlich geschätzt. Dazu bräuchte die Industrie etwa Weizen von rund 40.000 ha, oder von 25.000 ha Mais oder von 19.000 ha Zuckerrüben. Von der aktuellen Weizenfläche würden dafür rund 0,25 Prozent benötigt (EU15). In Brandenburg ist Roggen das Getreide der Wahl.

Ehrgeizige Ziele
Brandenburgs Agrarminister Dr. Dietmar Woidke fand es imposant, was nach nur einem Jahr Bauzeit auf dem Gelände des ATB entstanden ist. Von den Gesamtkosten in Höhe von 3,2 Millionen Euro übernahm die EU den Löwenanteil von 2,4 Mio. aus dem Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE). Dr. Woidke sieht in der Anlage, die für eine Jahresproduktion von 10 Tonnen Milchsäure ausgelegt ist, einen Impuls auf andere Regionen in Deutschland und durch die Grundlagenforschung sogar nach Europa.
Die Pilotanlage soll als vielseitig nutzbare Referenzanlage das Bindeglied zwischen Grundlagen- und angewandter Forschung bilden. Die Anlage ist in das Gesamtkonzept für Biokonversion eingebunden und die Betreiber erhoffen, skalierbare Erfahrungen für den Großbetrieb zu sammeln. Dazu gehören kinetische Basisgrößen wie die Rohstoffaufbereitung für eine maximale Substratausbeute, die mikrobielle Stoffumwandlung für die maximale Produktivität und die Praxis der Produktabtrennung, -reinigung und -aufarbeitung für die maximale Ausbeute und Definition der Produktqualität. Die Anlage wird rund 200 Tage im Jahr laufen und zehn Arbeitskräfte in Anspruch nehmen.
Forschungsministerin Prof. Dr. Johanna Wanka befand, dass sich das ATB an der „Europäisierung der Agrarforschung“ beteiligt und in der Pilotanlage selbst die „Vorbereitung des Clusters Weiße Biotechnologie“ in Brandenburg. Biotechnologische Verfahren bieten gegenüber den gängigen konventionellen chemischen Verfahren den Vorteil, „dass sie unter anderem bei Raumtemperatur unter weitgehender Vermeidung von Neben- und Abfallprodukten arbeiten“, so das ATB. Damit der Cluster auch die Praxis erreicht, setzen sich die Verantwortlichen das Ziel, mehrere Bioraffinerien im ländlichen Raum Brandenburgs zu errichten. Dabei steht die Minimierung der Transportkosten im Vordergrund. Der maximale Transportweg zwischen Primärerzeuger und Rohstoffverarbeiter soll nicht größer als 20 km betragen, so dass die Biokonversionsanlagen bei erfolgreicher Umsetzung des Konzepts mit einer mittleren Entfernung von 40 km auseinander liegen. „Solche Bioraffinerieanlagen mit einer Kapazität von mehreren tausend Tonnen pro Jahr könnten jeweils rund 30 Arbeitsplätze sichern“.

Lesestoff:
Biomasseforschung am ATB mit allen aktuellen Forschungsbereichen finden Sie im Netz unter www.atb-potsdam.de/biomasse
Das Roggenforum finden Sie unter www.roggenforum.de
Die Fachagentur für nachwachsende Rohstoffe können Sie unter www.fnr.de virtuell besuchen.

Roland Krieg; Fotos: Helene Foltan (ATB)